钻井液与完井液

作者：孙夏兰,任强,吴坷,黄坤,梅开元,张高寅,程小伟

单位：1.西南石油大学新能源与材料学院, 成都 610500；2.中国石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院, 天津 300451；3.中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探事业部, 成都 610500；

关键词：油井水泥, 丁腈橡胶颗粒, 分离式霍普金森压杆, 力学损伤

基金：四川省区域创新合作项目“页岩气水平井固井用原位增韧水泥研究与应用”（2021YFQ0045）

油井水泥是一种典型的脆性材料，提高水泥环韧性和降低水泥环脆性是目前的研究热点，在保证油气井安全生产的前提下还能延长油气井使用寿命。该研究将球形丁腈橡胶颗粒(Microsphere nitrile Rubber Powder，MRP)与不规则丁腈橡胶颗粒(Nitrile Rubber Powder，NRP)分别加入到油井水泥中，探讨其抗冲击力学性能与损伤特征。采用直径为50 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar-SHPB)设备测试了不同体系水泥石的动态抗冲击性能，讨论了动态抗压强度、能量演化、损伤特征的变化规律。球形丁腈橡胶颗粒加量为6%的油井水泥石试样动态抗压强度可达（64.0±1.6） MPa，试样吸收能为39.93 J，吸能率可达49.91%；不规则丁腈橡胶颗粒加量为6%的油井水泥石试样动态抗压强度为（74.1±1.8） MPa，试样吸收能为46.56 J，吸能率可达58.20%。通过高速摄影和微观形貌发现，不规则丁腈橡胶颗粒与水泥基体间结合更加紧密，通过裂纹偏转机制提高阻裂能力，利于延长试样承载时间，加大载荷能量的消耗。

来源：2023年第2期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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